Раздел 1. Общие сведения об информационных системах
Раздел 1. Общие сведения об информационных системах
Тема 1.1. Общая характеристика информационных систем
Тема 1.2. Использование ИС в реинжиниринге бизнес-процессов
Реинжиниринг бизнес-процессов
Внедрение информационных технологий и реализованных на их основе информационных систем в повседневную деятельность предприятия дает ему тактические и долгосрочные преимущества в бизнесе. Стремление руководства к использованию ИТ может остаться лишь благими намерениями, если оно не будет следовать сложившимся требованиям и правилам разработки, проектирования и внедрения ИТ. Выше говорилось о базовых требованиях к стандартизации объектов и функциональных задач, без которых реализуемая система не будет являться открытой системой, что приведет впоследствии к многочисленным проблемам при ее внедрении и эксплуатации.
Следование требованиям стандартов при разработке ИС автоматически приводит к тому, чтобы само предприятие - внешняя среда для ИС - также отвечало необходимым требованиям: определение и стандартизация классов пользователей и объектов, топология потоков данных и работ, архитектура наследуемых систем, состояние бизнес-процессов и т.д.
Бизнес-процесс представляет собой систему последовательных, целенаправленных и регламентированных видов деятельности, в которой посредством управляющего воздействия и с помощью определенных ресурсов за определенное время входы процесса преобразуются в выходы - в результаты, представляющие ценность для потребителя и приносящие прибыль изготовителю.
Бизнес-процесс в масштабах предприятия реализуется в виде сети основных, вспомогательных, поддерживающих и управленческих процессов (рис. 1).
Рисунок 1
При этом разделение на основные и вспомогательные процессы в определяющей степени зависит от предметной области и направления деятельности предприятия: для производственной компании, например, деятельность юридического отдела является вспомогательной, а для юридической или консалтинговой фирмы - основной. Идентификация процессов является обязательным условием, без реализации которого невозможна информатизация деятельности.
Руководители предприятия, решившиеся на внедрение ИТ, должны твердо усвоить: начало работ по проектированию информационной системы чаще всего влечет за собой обязательный реинжиниринг бизнес-процессов! Реинжиниринг представляет собой множество методик и рекомендаций, среди них нужно выбрать те, которые наилучшим образом удовлетворяют поставленным целям.
Реинжиниринг бизнес-процессов - это совокупность методов и действий, служащих для перепроектирования процессов в соответствии с изменившимися условиями внешней и внутренней среды и/или целями бизнеса.
Существует несколько базовых правил, которых следует придерживаться в процессе проведения реинжиниринга:
разработка последовательных пошаговых процедур для перепроектирования процессов;
использование в проектировании стандартных языков и нотаций;
наличие эвристических и прагматических показателей, позволяющих оценить или измерить степень соответствия перепроектированного процесса или функциональности заданным целям;
подход к решению частных задач и к их совокупности должен быть системным;
даже небольшое улучшение должно давать быстрый положительный эффект.
Реинжиниринг деловых процессов и функций начинается с пересмотра целей предприятия, его структуры, анализа потребностей внутренних пользователей и рынка, производимых продуктов и услуг (рис. 2).
Рисунок 2
Перепланирование целей и задач предполагает пересмотр политики предприятия и ответа на следующие вопросы:
Какие новые вызовы предъявляют нам изменившиеся условия бизнеса?
Что представляет собой предприятие сейчас, и что мы хотим от него в будущем?
Каких именно потребителей мы обслуживаем, насколько мы удовлетворяем их требования и ожидания, и что нужно сделать для привлечения новых?
Какие именно показатели определяют эффективность деятельности предприятия, производительность труда и качество продукта, является ли это определение полным и адекватным?
Какие именно информационные технологии и средства помогут нам в этом?
Для ответа на эти ключевые вопросы необходимо в первую очередь провести детальное описание бизнес-архитектуры предприятия, его бизнес-логики, построить функциональную модель взаимодействия бизнес-процессов, ресурсов и персонала и отразить ее в архитектуре ИС, содержании модулей информационных подсистем и визуализации форм представления информации. Необходимо также иметь методики и инструменты реорганизации процессов, решения прикладных задач и управления проектом реинжиниринга (рис. 3).
Описание бизнес-архитектуры позволяет:
построить схему основных потоков данных, работ, движения финансов и документов;
понять, как информация распределяется между подразделениями и кто является конечным пользователем в том или ином бизнес-процессе;
описать взаимодействие процессов и модулей информационной системы;
определить критическую важность видов информации для конкретных уровней управления предприятием;
выявить дублированные структуры и связи.
Рисунок 3 - Базовая основа улучшения процесса
Результатом такого описания является:
уточненная карта сети процессов;
матрица взаимосвязей процессов и подразделений, вовлеченных в эти процессы;
информация о том, какие системы автоматизации существуют, при выполнении каких операций применяются, где и какие данные используются, какие системы автоматизации и информатизации необходимо разработать;
функциональные схемы потоков данных (Data Flow), работ (Work Flow), финансовых потоков (Cash Flow), потоков управленческих воздействий (Control Flow) и документооборота (Doc Flow).
Функциональная модель поможет составить точные спецификации всех операций, процедур и взаимосвязей между ними. Такая модель, если она построена правильно, обеспечивает исчерпывающее описание функционирующего процесса и всех имеющихся в нем потоков информации. Эта модель описывает состояние " Как есть " (As Is). По результатам анализа возможных путей улучшения от реальной модели нужно перейти к модели, характеризующей улучшения: модель " Как будет " (As To Be), вариант " Как должно быть " (рис. 4).
Рисунок 4 - Схема реинжиниринга бизнес-процесса
Функциональное моделирование является достаточно серьезной проблемой. Его полнота и соответствие построенной модели зависят как от средств моделирования, так и от квалификации специалистов, выполняющих это моделирование.
Реинжиниринг бизнес-процессов является сложным и многоаспектным проектом, требующим тщательного планирования и проработки деталей. В табл. 1 показаны основные этапы реинжиниринга.
Таблица 1
Этап
Мероприятия
Планирование и начало работ
Выявление главных причин проведения реформы на предприятии и оценка последствий отказа от такой реформы
Выявление важнейших процессов, требующих реинжиниринга
Выявление единомышленников среди руководства и создание рабочей группы из представителей администрации
Обеспечение поддержки проекта руководством
Подготовка плана проекта: определение объема, обозначение измеримых целей, выбор методологии, составление подробного графика
Согласование целей и объемов проекта с руководством
Формирование группы реинжиниринга
Выбор консультантов или внешних экспертов
Проведение вводного совещания
Доведение целей проекта до руководителей низшего звена; начальное информирование всей организации
Обучение группы реинжиниринга
Подготовка плана и начало работ
Исследования
Аналитическое исследование опыта компаний с подобными процессами
Опрос клиентов и контрольных групп для выявления существующих и будущих требований
Опрос служащих и руководителей для выявления вопросов; мозговой штурм
Поиск в литературе и прессе данных о тенденциях в отрасли и о чужом опыте
Оформление подробных документов на исходные процессы и сбор рабочих данных; выявление недоработок
Обзор изменений и вариантов технологий
Опрос владельцев и представителей руководства
Посещение кружков и семинаров
Сбор данных от внешних экспертов и консультантов
Проектирование
Мозговой штурм и выработка новаторских идей; упражнения по творческому мышлению, чтобы "снять шоры"
Проработка сценариев "а что, если?" и применение "шаблонов успеха" других компаний
Создание при помощи специалистов 3-5 моделей; разработка комплексных моделей, в которых собрано лучшее от каждой из предыдущих
Создание картины идеального процесса
Определение моделей нового процесса и их графическое представление
Разработка организационной модели в сочетании с новым процессом
Определение технологических требований; выбор платформы для новых процессов
Выделение краткосрочных и долгосрочных мер
Утверждение
Анализ затрат и преимуществ; расчет прибыли на капитал
Оценка влияния на клиентов и служащих; оценка влияния на конкурентоспособность
Подготовка официального документа для высшего руководства
Проведение обзорных совещаний для ознакомления и утверждения деталей проекта оргкомитетом и высшим руководством
Внедрение
Завершение подробной разработки процессов и организационных моделей; определение новых рабочих обязанностей
Разработка систем поддержки
Реализация предварительных вариантов и первичные испытания
Ознакомление работников с новым вариантом; разработка и осуществление плана реформы
Разработка поэтапного плана; внедрение как таковое
Разработка плана обучения; обучение работников новым процессам и системам
Последующие мероприятия
Разработка мероприятий по периодической оценке; определение итогов нового процесса; внедрение программы непрерывного совершенствования нового процесса
Предоставление окончательного отчета оргкомитету и администрации
Раздел 2. Теоретические основы проектирования ИС
Тема 2.1. Жизненный цикл программного обеспечения ИС
Понятие жизненного цикла ПО ИС. Процессы жизненного цикла: основные, вспомогательные, организационные. Содержание и взаимосвязь процессов жизненного цикла ПО ИС. Модели жизненного цикла: каскадная, модель с промежуточным контролем, спиральная. Стадии жизненного цикла ПО ИС. Регламентация процессов проектирования в отечественных и международных стандартах.
Содержание
Методология проектирования информационных систем описывает процесс создания и сопровождения систем в виде жизненного цикла (ЖЦ) ИС, представляя его как некоторую последовательность стадий и выполняемых на них процессов. Для каждого этапа определяются состав и последовательность выполняемых работ, получаемые результаты, методы и средства, необходимые для выполнения работ, роли и ответственность участников и т.д. Такое формальное описание ЖЦ ИС позволяет спланировать и организовать процесс коллективной разработки и обеспечить управление этим процессом.
Жизненный цикл ИС можно представить как ряд событий, происходящих с системой в процессе ее создания и использования.
Модель жизненного цикла отражает различные состояния системы, начиная с момента возникновения необходимости в данной ИС и заканчивая моментом ее полного выхода из употребления. Модель жизненного цикла - структура, содержащая процессы, действия и задачи, которые осуществляются в ходе разработки, функционирования и сопровождения программного продукта в течение всей жизни системы, от определения требований до завершения ее использования.
В настоящее время известны и используются следующие модели жизненного цикла:
Каскадная модель предусматривает последовательное выполнение всех этапов проекта в строго фиксированном порядке. Переход на следующий этап означает полное завершение работ на предыдущем этапе.
Поэтапная модель с промежуточным контролем. Разработка ИС ведется итерациями с циклами обратной связи между этапами. Межэтапные корректировки позволяют учитывать реально существующее взаимовлияние результатов разработки на различных этапах; время жизни каждого из этапов растягивается на весь период разработки.
Спиральная модель. На каждом витке спирали выполняется создание очередной версии продукта, уточняются требования проекта, определяется его качество и планируются работы следующего витка. Особое внимание уделяется начальным этапам разработки - анализу и проектированию, где реализуемость тех или иных технических решений проверяется и обосновывается посредством создания прототипов (макетирования).
Рис. 2.1. Каскадная модель ЖЦ ИС
Рис. 2.2. Поэтапная модель с промежуточным контролем
Рис. 2.3. Спиральная модель ЖЦ ИС
На практике наибольшее распространение получили две основные модели жизненного цикла:
каскадная модель (характерна для периода 1970-1985 гг.);
спиральная модель (характерна для периода после 1986.г.).
В ранних проектах достаточно простых ИС каждое приложение представляло собой единый, функционально и информационно независимый блок. Для разработки такого типа приложений эффективным оказался каскадный способ. Каждый этап завершался после полного выполнения и документального оформления всех предусмотренных работ.
Можно выделить следующие положительные стороны применения каскадного подхода:
на каждом этапе формируется законченный набор проектной документации, отвечающий критериям полноты и согласованности;
выполняемые в логической последовательности этапы работ позволяют планировать сроки завершения всех работ и соответствующие затраты.
Каскадный подход хорошо зарекомендовал себя при построении относительно простых ИС, когда в самом начале разработки можно достаточно точно и полно сформулировать все требования к системе. Основным недостатком этого подхода является то, что реальный процесс создания системы никогда полностью не укладывается в такую жесткую схему, постоянно возникает потребность в возврате к предыдущим этапам и уточнении или пересмотре ранее принятых решений. В результате реальный процесс создания ИС оказывается соответствующим поэтапной модели с промежуточным контролем.
Однако и эта схема не позволяет оперативно учитывать возникающие изменения и уточнения требований к системе. Согласование результатов разработки с пользователями производится только в точках, планируемых после завершения каждого этапа работ, а общие требования к ИС зафиксированы в виде технического задания на все время ее создания. Таким образом, пользователи зачастую получают систему, не удовлетворяющую их реальным потребностям.
Спиральная модель ЖЦ была предложена для преодоления перечисленных проблем. На этапах анализа и проектирования реализуемость технических решений и степень удовлетворения потребностей заказчика проверяется путем создания прототипов. Каждый виток спирали соответствует созданию работоспособного фрагмента или версии системы. Это позволяет уточнить требования, цели и характеристики проекта, определить качество разработки, спланировать работы следующего витка спирали. Таким образом углубляются и последовательно конкретизируются детали проекта и в результате выбирается обоснованный вариант, который удовлетворяет действительным требованиям заказчика и доводится до реализации.
Итеративная разработка отражает объективно существующий спиральный цикл создания сложных систем. Она позволяет переходить на следующий этап, не дожидаясь полного завершения работы на текущем и решить главную задачу - как можно быстрее показать пользователям системы работоспособный продукт, тем самым активизируя процесс уточнения и дополнения требований.
Основная проблема спирального цикла - определение момента перехода на следующий этап. Для ее решения вводятся временные ограничения на каждый из этапов жизненного цикла, и переход осуществляется в соответствии с планом, даже если не вся запланированная работа закончена. Планирование производится на основе статистических данных, полученных в предыдущих проектах, и личного опыта разработчиков.
Несмотря на настойчивые рекомендации компаний - вендоров и экспертов в области проектирования и разработки ИС, многие компании продолжают использовать каскадную модель вместо какого-либо варианта итерационной модели. Основные причины, по которым каскадная модель сохраняет свою популярность, следующие:
Привычка - многие ИТ-специалисты получали образование в то время, когда изучалась только каскадная модель, поэтому она используется ими и в наши дни.
Иллюзия снижения рисков участников проекта (заказчика и исполнителя).Каскадная модель предполагает разработку законченных продуктов на каждом этапе: технического задания, технического проекта, программного продукта и пользовательской документации. Разработанная документация позволяет не только определить требования к продукту следующего этапа, но и определить обязанности сторон, объем работ и сроки, при этом окончательная оценка сроков и стоимости проекта производится на начальных этапах, после завершения обследования. Очевидно, что если требования к информационной системе меняются в ходе реализации проекта, а качество документов оказывается невысоким (требования неполны и/или противоречивы), то в действительности использование каскадной модели создает лишь иллюзию определенности и на деле увеличивает риски, уменьшая лишь ответственность участников проекта. При формальном подходе менеджер проекта реализует только те требования, которые содержатся в спецификации, опирается на документ, а не на реальные потребности бизнеса. Есть два основных типа контрактов на разработку ПО. Первый тип предполагает выполнение определенного объема работ за определенную сумму в определенные сроки (fixed price). Второй тип предполагает повременную оплату работы (time work). Выбор того или иного типа контракта зависит от степени определенности задачи. Каскадная модель с определенными этапами и их результатами лучше приспособлена для заключения контракта с оплатой по результатам работы, а именно этот тип контрактов позволяет получить полную оценку стоимости проекта до его завершения. Более вероятно заключение контракта с повременной оплатой на небольшую систему, с относительно небольшим весом в структуре затрат предприятия. Разработка и внедрение интегрированной информационной системы требует существенных финансовых затрат, поэтому используются контракты с фиксированной ценой, и, следовательно, каскадная модель разработки и внедрения. Спиральная модель чаще применяется при разработке информационной системы силами собственного отдела ИТ предприятия.
Проблемы внедрения при использовании итерационной модели. В некоторых областях спиральная модель не может применяться, поскольку невозможно использование/тестирование продукта, обладающего неполной функциональностью (например, военные разработки, атомная энергетика и т.д.). Поэтапное итерационное внедрение информационной системы для бизнеса возможно, но сопряжено с организационными сложностями (перенос данных, интеграция систем, изменение бизнес-процессов, учетной политики, обучение пользователей). Трудозатраты при поэтапном итерационном внедрении оказываются значительно выше, а управление проектом требует настоящего искусства. Предвидя указанные сложности, заказчики выбирают каскадную модель, чтобы "внедрять систему один раз".
Каждая из стадий создания системы предусматривает выполнение определенного объема работ, которые представляются в виде процессов ЖЦ. Процесс определяется как совокупность взаимосвязанных действий, преобразующих входные данные в выходные. Описание каждого процесса включает в себя перечень решаемых задач, исходных данных и результатов.
Существует целый ряд стандартов, регламентирующих ЖЦ ПО, а в некоторых случаях и процессы разработки.
Значительный вклад в теорию проектирования и разработки информационных систем внесла компания IBM, предложив еще в середине 1970-х годов методологию BSP (Business System Planning - методология организационного планирования). Метод структурирования информации с использованием матриц пересечения бизнес-процессов, функциональных подразделений, функций систем обработки данных (информационных систем), информационных объектов, документов и баз данных, предложенный в BSP, используется сегодня не только в ИТ-проектах, но и проектах по реинжинирингу бизнес-процессов, изменению организационной структуры. Важнейшие шаги процесса BSP, их последовательность (получить поддержку высшего руководства, определить процессы предприятия, определить классы данных, провести интервью, обработать и организовать данные интервью) можно встретить практически во всех формальных методиках, а также в проектах, реализуемых на практике.
Среди наиболее известных стандартов можно выделить следующие:
ГОСТ 34.601-90 - распространяется на автоматизированные системы и устанавливает стадии и этапы их создания. Кроме того, в стандарте содержится описание содержания работ на каждом этапе. Стадии и этапы работы, закрепленные в стандарте, в большей степени соответствуют каскадной модели жизненного цикла.
ISO/IEC 12207:1995 - стандарт на процессы и организацию жизненного цикла. Распространяется на все виды заказного ПО. Стандарт не содержит описания фаз, стадий и этапов.
Custom Development Method (методика Oracle) по разработке прикладных информационных систем - технологический материал, детализированный до уровня заготовок проектных документов, рассчитанных на использование в проектах с применением Oracle. Применяется CDM для классической модели ЖЦ (предусмотрены все работы/задачи и этапы), а также для технологий "быстрой разработки" (Fast Track) или "облегченного подхода", рекомендуемых в случае малых проектов.
Rational Unified Process (RUP) предлагает итеративную модель разработки, включающую четыре фазы: начало, исследование, построение и внедрение. Каждая фаза может быть разбита на этапы (итерации), в результате которых выпускается версия для внутреннего или внешнего использования. Прохождение через четыре основные фазы называется циклом разработки, каждый цикл завершается генерацией версии системы. Если после этого работа над проектом не прекращается, то полученный продукт продолжает развиваться и снова минует те же фазы. Суть работы в рамках RUP - это создание и сопровождение моделей на базе UML.
Microsoft Solution Framework (MSF) сходна с RUP, так же включает четыре фазы: анализ, проектирование, разработка, стабилизация, является итерационной, предполагает использование объектно-ориентированного моделирования. MSF в сравнении с RUP в большей степени ориентирована на разработку бизнес-приложений.
Extreme Programming (XP). Экстремальное программирование (самая новая среди рассматриваемых методологий) сформировалось в 1996 году. В основе методологии командная работа, эффективная коммуникация между заказчиком и исполнителем в течение всего проекта по разработке ИС, а разработка ведется с использованием последовательно дорабатываемых прототипов.
В соответствии с базовым международным стандартом ISO/IEC 12207 все процессы ЖЦ ПО делятся на три группы:
Основные процессы:
приобретение;
поставка;
разработка;
эксплуатация;
сопровождение.
Вспомогательные процессы:
документирование;
управление конфигурацией;
обеспечение качества;
разрешение проблем;
аудит;
аттестация;
совместная оценка;
верификация.
Организационные процессы:
создание инфраструктуры;
управление;
обучение;
усовершенствование.
В таблице 2.1. приведены ориентировочные описания основных процессов ЖЦ. Вспомогательные процессы предназначены для поддержки выполнения основных процессов, обеспечения качества проекта, организации верификации, проверки и тестирования ПО. Организационные процессы определяют действия и задачи, выполняемые как заказчиком, так и разработчиком проекта для управления своими процессами.
Для поддержки практического применения стандарта ISO/IEC 12207 разработан ряд технологических документов: Руководство для ISO/IEC 12207 (ISO/IEC TR 15271:1998 Information technology - Guide for ISO/IEC 12207) и Руководство по применению ISO/IEC 12207 к управлению проектами (ISO/IEC TR 16326:1999 Software engineering - Guide for the application of ISO/IEC 12207 to project management).
Таблица 2.1. Содержание основных процессов ЖЦ ПО ИС (ISO/IEC 12207)
Процесс (исполнитель процесса)
Действия
Вход
Результат
Приобретение (заказчик)
Инициирование
Подготовка заявочных предложений
Подготовка договора
Контроль деятельности поставщика
Приемка ИС
Решение о начале работ по внедрению ИС
Результаты обследования деятельности заказчика
Результаты анализа рынка ИС/ тендера
План поставки/ разработки
Комплексный тест ИС
Технико-экономическое обоснование внедрения ИС
Техническое задание на ИС
Договор на поставку/ разработку
Акты приемки этапов работы
Акт приемно-сдаточных испытаний
Поставка (разработчик ИС)
Инициирование
Ответ на заявочные предложения
Подготовка договора
Планирование исполнения
Поставка ИС
Техническое задание на ИС
Решение руководства об участии в разработке
Результаты тендера
Техническое задание на ИС
План управления проектом
Разработанная ИС и документация
Решение об участии в разработке
Коммерческие предложения/ конкурсная заявка
Договор на поставку/ разработку
План управления проектом
Реализация/ корректировка
Акт приемно-сдаточных испытаний
Разработка (разработчик ИС)
Подготовка
Анализ требований к ИС
Проектирование архитектуры ИС
Разработка требований к ПО
Проектирование архитектуры ПО
Детальное проектирование ПО
Кодирование и тестирование ПО
Интеграция ПО и квалификационное тестирование ПО
Интеграция ИС и квалификационное тестирование ИС
Техническое задание на ИС
Техническое задание на ИС, модель ЖЦ
Подсистемы ИС
Спецификации требования к компонентам ПО
Архитектура ПО
Материалы детального проектирования ПО
План интеграции ПО, тесты
Архитектура ИС, ПО, документация на ИС, тесты
Используемая модель ЖЦ, стандарты разработки
План работ
Состав подсистем, компоненты оборудования
Спецификации требования к компонентам ПО
Состав компонентов ПО, интерфейсы с БД, план интеграции ПО
Проект БД, спецификации интерфейсов между компонентами ПО, требования к тестам
Тексты модулей ПО, акты автономного тестирования
Оценка соответствия комплекса ПО требованиям ТЗ
Оценка соответствия ПО, БД, технического комплекса и комплекта документации требованиям ТЗ
Позднее был разработан и в 2002 г. опубликован стандарт на процессы жизненного цикла систем (ISO/IEC 15288 System life cycle processes). К разработке стандарта были привлечены специалисты различных областей: системной инженерии, программирования, управления качеством, человеческими ресурсами, безопасностью и пр. Был учтен практический опыт создания систем в правительственных, коммерческих, военных и академических организациях. Стандарт применим для широкого класса систем, но его основное предназначение - поддержка создания компьютеризированных систем.
Согласно стандарту ISO/IEC серии 15288 в структуру ЖЦ следует включать следующие группы процессов:
Договорные процессы:
приобретение (внутренние решения или решения внешнего поставщика);
поставка (внутренние решения или решения внешнего поставщика).
Процессы предприятия:
управление окружающей средой предприятия;
инвестиционное управление;
управление ЖЦ ИС;
управление ресурсами;
управление качеством.
Проектные процессы:
планирование проекта;
оценка проекта;
контроль проекта;
управление рисками;
управление конфигурацией;
управление информационными потоками;
принятие решений.
Технические процессы:
определение требований;
анализ требований;
разработка архитектуры;
внедрение;
интеграция;
верификация;
переход;
аттестация;
эксплуатация;
сопровождение;
утилизация.
Специальные процессы:
определение и установка взаимосвязей исходя из задач и целей.
Стадии создания системы, предусмотренные в стандарте ISO/IEC 15288, несколько отличаются от рассмотренных выше. Перечень стадий и основные результаты, которые должны быть достигнуты к моменту их завершения, приведены в таблице 2.2.
Несмотря на настойчивые рекомендации компаний - вендоров и экспертов в области проектирования и разработки ИС, многие компании продолжают использовать каскадную модель вместо какого-либо варианта итерационной модели. Основные причины, по которым каскадная модель сохраняет свою популярность, следующие:
Привычка - многие ИТ-специалисты получали образование в то время, когда изучалась только каскадная модель, поэтому она используется ими и в наши дни.
Иллюзия снижения рисков участников проекта (заказчика и исполнителя).Каскадная модель предполагает разработку законченных продуктов на каждом этапе: технического задания, технического проекта, программного продукта и пользовательской документации. Разработанная документация позволяет не только определить требования к продукту следующего этапа, но и определить обязанности сторон, объем работ и сроки, при этом окончательная оценка сроков и стоимости проекта производится на начальных этапах, после завершения обследования. Очевидно, что если требования к информационной системе меняются в ходе реализации проекта, а качество документов оказывается невысоким (требования неполны и/или противоречивы), то в действительности использование каскадной модели создает лишь иллюзию определенности и на деле увеличивает риски, уменьшая лишь ответственность участников проекта. При формальном подходе менеджер проекта реализует только те требования, которые содержатся в спецификации, опирается на документ, а не на реальные потребности бизнеса. Есть два основных типа контрактов на разработку ПО. Первый тип предполагает выполнение определенного объема работ за определенную сумму в определенные сроки (fixed price). Второй тип предполагает повременную оплату работы (time work). Выбор того или иного типа контракта зависит от степени определенности задачи. Каскадная модель с определенными этапами и их результатами лучше приспособлена для заключения контракта с оплатой по результатам работы, а именно этот тип контрактов позволяет получить полную оценку стоимости проекта до его завершения. Более вероятно заключение контракта с повременной оплатой на небольшую систему, с относительно небольшим весом в структуре затрат предприятия. Разработка и внедрение интегрированной информационной системы требует существенных финансовых затрат, поэтому используются контракты с фиксированной ценой, и, следовательно, каскадная модель разработки и внедрения. Спиральная модель чаще применяется при разработке информационной системы силами собственного отдела ИТ предприятия.
Проблемы внедрения при использовании итерационной модели. В некоторых областях спиральная модель не может применяться, поскольку невозможно использование/тестирование продукта, обладающего неполной функциональностью (например, военные разработки, атомная энергетика и т.д.). Поэтапное итерационное внедрение информационной системы для бизнеса возможно, но сопряжено с организационными сложностями (перенос данных, интеграция систем, изменение бизнес-процессов, учетной политики, обучение пользователей). Трудозатраты при поэтапном итерационном внедрении оказываются значительно выше, а управление проектом требует настоящего искусства. Предвидя указанные сложности, заказчики выбирают каскадную модель, чтобы "внедрять систему один раз".
Каждая из стадий создания системы предусматривает выполнение определенного объема работ, которые представляются в виде процессов ЖЦ. Процесс определяется как совокупность взаимосвязанных действий, преобразующих входные данные в выходные. Описание каждого процесса включает в себя перечень решаемых задач, исходных данных и результатов.
Существует целый ряд стандартов, регламентирующих ЖЦ ПО, а в некоторых случаях и процессы разработки.
Значительный вклад в теорию проектирования и разработки информационных систем внесла компания IBM, предложив еще в середине 1970-х годов методологию BSP (Business System Planning - методология организационного планирования). Метод структурирования информации с использованием матриц пересечения бизнес-процессов, функциональных подразделений, функций систем обработки данных (информационных систем), информационных объектов, документов и баз данных, предложенный в BSP, используется сегодня не только в ИТ-проектах, но и проектах по реинжинирингу бизнес-процессов, изменению организационной структуры. Важнейшие шаги процесса BSP, их последовательность (получить поддержку высшего руководства, определить процессы предприятия, определить классы данных, провести интервью, обработать и организовать данные интервью) можно встретить практически во всех формальных методиках, а также в проектах, реализуемых на практике.
Среди наиболее известных стандартов можно выделить следующие:
ГОСТ 34.601-90 - распространяется на автоматизированные системы и устанавливает стадии и этапы их создания. Кроме того, в стандарте содержится описание содержания работ на каждом этапе. Стадии и этапы работы, закрепленные в стандарте, в большей степени соответствуют каскадной модели жизненного цикла.
ISO/IEC 12207:1995 - стандарт на процессы и организацию жизненного цикла. Распространяется на все виды заказного ПО. Стандарт не содержит описания фаз, стадий и этапов.
Custom Development Method (методика Oracle) по разработке прикладных информационных систем - технологический материал, детализированный до уровня заготовок проектных документов, рассчитанных на использование в проектах с применением Oracle. Применяется CDM для классической модели ЖЦ (предусмотрены все работы/задачи и этапы), а также для технологий "быстрой разработки" (Fast Track) или "облегченного подхода", рекомендуемых в случае малых проектов.
Rational Unified Process (RUP) предлагает итеративную модель разработки, включающую четыре фазы: начало, исследование, построение и внедрение. Каждая фаза может быть разбита на этапы (итерации), в результате которых выпускается версия для внутреннего или внешнего использования. Прохождение через четыре основные фазы называется циклом разработки, каждый цикл завершается генерацией версии системы. Если после этого работа над проектом не прекращается, то полученный продукт продолжает развиваться и снова минует те же фазы. Суть работы в рамках RUP - это создание и сопровождение моделей на базе UML.
Microsoft Solution Framework (MSF) сходна с RUP, так же включает четыре фазы: анализ, проектирование, разработка, стабилизация, является итерационной, предполагает использование объектно-ориентированного моделирования. MSF в сравнении с RUP в большей степени ориентирована на разработку бизнес-приложений.
Extreme Programming (XP). Экстремальное программирование (самая новая среди рассматриваемых методологий) сформировалось в 1996 году. В основе методологии командная работа, эффективная коммуникация между заказчиком и исполнителем в течение всего проекта по разработке ИС, а разработка ведется с использованием последовательно дорабатываемых прототипов.
В соответствии с базовым международным стандартом ISO/IEC 12207 все процессы ЖЦ ПО делятся на три группы:
Основные процессы:
приобретение;
поставка;
разработка;
эксплуатация;
сопровождение.
Вспомогательные процессы:
документирование;
управление конфигурацией;
обеспечение качества;
разрешение проблем;
аудит;
аттестация;
совместная оценка;
верификация.
Организационные процессы:
создание инфраструктуры;
управление;
обучение;
усовершенствование.
В таблице 2.1. приведены ориентировочные описания основных процессов ЖЦ. Вспомогательные процессы предназначены для поддержки выполнения основных процессов, обеспечения качества проекта, организации верификации, проверки и тестирования ПО. Организационные процессы определяют действия и задачи, выполняемые как заказчиком, так и разработчиком проекта для управления своими процессами.
Для поддержки практического применения стандарта ISO/IEC 12207 разработан ряд технологических документов: Руководство для ISO/IEC 12207 (ISO/IEC TR 15271:1998 Information technology - Guide for ISO/IEC 12207) и Руководство по применению ISO/IEC 12207 к управлению проектами (ISO/IEC TR 16326:1999 Software engineering - Guide for the application of ISO/IEC 12207 to project management).
Таблица 2.1. Содержание основных процессов ЖЦ ПО ИС (ISO/IEC 12207)
Процесс (исполнитель процесса)
Действия
Вход
Результат
Приобретение (заказчик)
Инициирование
Подготовка заявочных предложений
Подготовка договора
Контроль деятельности поставщика
Приемка ИС
Решение о начале работ по внедрению ИС
Результаты обследования деятельности заказчика
Результаты анализа рынка ИС/ тендера
План поставки/ разработки
Комплексный тест ИС
Технико-экономическое обоснование внедрения ИС
Техническое задание на ИС
Договор на поставку/ разработку
Акты приемки этапов работы
Акт приемно-сдаточных испытаний
Поставка (разработчик ИС)
Инициирование
Ответ на заявочные предложения
Подготовка договора
Планирование исполнения
Поставка ИС
Техническое задание на ИС
Решение руководства об участии в разработке
Результаты тендера
Техническое задание на ИС
План управления проектом
Разработанная ИС и документация
Решение об участии в разработке
Коммерческие предложения/ конкурсная заявка
Договор на поставку/ разработку
План управления проектом
Реализация/ корректировка
Акт приемно-сдаточных испытаний
Разработка (разработчик ИС)
Подготовка
Анализ требований к ИС
Проектирование архитектуры ИС
Разработка требований к ПО
Проектирование архитектуры ПО
Детальное проектирование ПО
Кодирование и тестирование ПО
Интеграция ПО и квалификационное тестирование ПО
Интеграция ИС и квалификационное тестирование ИС
Техническое задание на ИС
Техническое задание на ИС, модель ЖЦ
Подсистемы ИС
Спецификации требования к компонентам ПО
Архитектура ПО
Материалы детального проектирования ПО
План интеграции ПО, тесты
Архитектура ИС, ПО, документация на ИС, тесты
Используемая модель ЖЦ, стандарты разработки
План работ
Состав подсистем, компоненты оборудования
Спецификации требования к компонентам ПО
Состав компонентов ПО, интерфейсы с БД, план интеграции ПО
Проект БД, спецификации интерфейсов между компонентами ПО, требования к тестам
Тексты модулей ПО, акты автономного тестирования
Оценка соответствия комплекса ПО требованиям ТЗ
Оценка соответствия ПО, БД, технического комплекса и комплекта документации требованиям ТЗ
Позднее был разработан и в 2002 г. опубликован стандарт на процессы жизненного цикла систем (ISO/IEC 15288 System life cycle processes). К разработке стандарта были привлечены специалисты различных областей: системной инженерии, программирования, управления качеством, человеческими ресурсами, безопасностью и пр. Был учтен практический опыт создания систем в правительственных, коммерческих, военных и академических организациях. Стандарт применим для широкого класса систем, но его основное предназначение - поддержка создания компьютеризированных систем.
Согласно стандарту ISO/IEC серии 15288 в структуру ЖЦ следует включать следующие группы процессов:
Договорные процессы:
приобретение (внутренние решения или решения внешнего поставщика);
поставка (внутренние решения или решения внешнего поставщика).
Процессы предприятия:
управление окружающей средой предприятия;
инвестиционное управление;
управление ЖЦ ИС;
управление ресурсами;
управление качеством.
Проектные процессы:
планирование проекта;
оценка проекта;
контроль проекта;
управление рисками;
управление конфигурацией;
управление информационными потоками;
принятие решений.
Технические процессы:
определение требований;
анализ требований;
разработка архитектуры;
внедрение;
интеграция;
верификация;
переход;
аттестация;
эксплуатация;
сопровождение;
утилизация.
Специальные процессы:
определение и установка взаимосвязей исходя из задач и целей.
Стадии создания системы, предусмотренные в стандарте ISO/IEC 15288, несколько отличаются от рассмотренных выше. Перечень стадий и основные результаты, которые должны быть достигнуты к моменту их завершения, приведены в таблице 2.2..
Таблица 2.2. Стадии создания систем (ISO/IEC 15288)
№ п/п
Стадия
Описание
Формирование концепции
Анализ потребностей, выбор концепции и проектных решений
Разработка
Проектирование системы
Реализация
Изготовление системы
Эксплуатация
Ввод в эксплуатацию и использование системы
Поддержка
Обеспечение функционирования системы
Снятие с эксплуатации
Прекращение использования, демонтаж, архивирование системы
Тема 2.2. Основные понятия технологии проектирования информационных систем (ИС)
Проектирование ИС охватывает три основные области:
проектирование объектов данных, которые будут реализованы в базе данных;
проектирование программ, экранных форм, отчетов, которые будут обеспечивать выполнение запросов к данным;
учет конкретной среды или технологии, а именно: топологии сети, конфигурации аппаратных средств, используемой архитектуры (файл-сервер или клиент-сервер), параллельной обработки, распределенной обработки данных и т.п.
Проектирование информационных систем всегда начинается с определения цели проекта. В общем виде цель проекта можно определить как решение ряда взаимосвязанных задач, включающих в себя обеспечение на момент запуска системы и в течение всего времени ее эксплуатации:
требуемой функциональности системы и уровня ее адаптивности к изменяющимся условиям функционирования;
требуемой пропускной способности системы;
требуемого времени реакции системы на запрос;
безотказной работы системы;
необходимого уровня безопасности;
простоты эксплуатации и поддержки системы.
Согласно современной методологии, процесс создания ИС представляет собой процесс построения и последовательного преобразования ряда согласованных моделей на всех этапах жизненного цикла (ЖЦ) ИС. На каждом этапе ЖЦ создаются специфичные для него модели - организации, требований к ИС, проекта ИС, требований к приложениям и т.д. Модели формируются рабочими группами команды проекта, сохраняются и накапливаются в репозитории проекта. Создание моделей, их контроль, преобразование и предоставление в коллективное пользование осуществляется с использованием специальных программных инструментов - CASE-средств.
Процесс создания ИС делится на ряд этапов (стадий), ограниченных некоторыми временными рамками и заканчивающихся выпуском конкретного продукта (моделей, программных продуктов, документации и пр.).
Обычно выделяют следующие этапы создания ИС: формирование требований к системе, проектирование, реализация, тестирование, ввод в действие, эксплуатация и сопровождение. (Последние два этапа далее не рассматриваются, поскольку выходят за рамки тематики курса.)
Начальным этапом процесса создания ИС является моделирование бизнес-процессов, протекающих в организации и реализующих ее цели и задачи. Модель организации, описанная в терминах бизнес-процессов и бизнес-функций, позволяет сформулировать основные требования к ИС. Это фундаментальное положение методологии обеспечивает объективность в выработке требований к проектированию системы. Множество моделей описания требований к ИС затем преобразуется в систему моделей, описывающих концептуальный проект ИС. Формируются модели архитектуры ИС, требований к программному обеспечению (ПО) и информационному обеспечению (ИО). Затем формируется архитектура ПО и ИО, выделяются корпоративные БД и отдельные приложения, формируются модели требований к приложениям и проводится их разработка, тестирование и интеграция.
Целью начальных этапов создания ИС, выполняемых на стадии анализа деятельности организации, является формирование требований к ИС, корректно и точно отражающих цели и задачи организации-заказчика. Чтобы специфицировать процесс создания ИС, отвечающей потребностям организации, нужно выяснить и четко сформулировать, в чем заключаются эти потребности. Для этого необходимо определить требования заказчиков к ИС и отобразить их на языке моделей в требования к разработке проекта ИС так, чтобы обеспечить соответствие целям и задачам организации.
Задача формирования требований к ИС является одной из наиболее ответственных, трудно формализуемых и наиболее дорогих и тяжелых для исправления в случае ошибки. Современные инструментальные средства и программные продукты позволяют достаточно быстро создавать ИС по готовым требованиям. Но зачастую эти системы не удовлетворяют заказчиков, требуют многочисленных доработок, что приводит к резкому удорожанию фактической стоимости ИС. Основной причиной такого положения является неправильное, неточное или неполное определение требований к ИС на этапе анализа.
На этапе проектирования прежде всего формируются модели данных. Проектировщики в качестве исходной информации получают результаты анализа. Построение логической и физической моделей данных является основной частью проектирования базы данных. Полученная в процессе анализа информационная модель сначала преобразуется в логическую, а затем в физическую модель данных.
Параллельно с проектированием схемы базы данных выполняется проектирование процессов, чтобы получить спецификации (описания) всех модулей ИС. Оба эти процесса проектирования тесно связаны, поскольку часть бизнес-логики обычно реализуется в базе данных (ограничения, триггеры, хранимые процедуры). Главная цель проектирования процессов заключается в отображении функций, полученных на этапе анализа, в модули информационной системы. При проектировании модулей определяют интерфейсы программ: разметку меню, вид окон, горячие клавиши и связанные с ними вызовы.
схема базы данных (на основании ER-модели, разработанной на этапе анализа);
набор спецификаций модулей системы (они строятся на базе моделей функций).
Кроме того, на этапе проектирования осуществляется также разработка архитектуры ИС, включающая в себя выбор платформы (платформ) и операционной системы (операционных систем). В неоднородной ИС могут работать несколько компьютеров на разных аппаратных платформах и под управлением различных операционных систем. Кроме выбора платформы, на этапе проектирования определяются следующие характеристики архитектуры:
будет ли это архитектура "файл-сервер" или "клиент-сервер";
будет ли это 3-уровневая архитектура со следующими слоями: сервер, ПО промежуточного слоя (сервер приложений), клиентское ПО;
будет ли база данных централизованной или распределенной. Если база данных будет распределенной, то какие механизмы поддержки согласованности и актуальности данных будут использоваться;
будет ли база данных однородной, то есть, будут ли все серверы баз данных продуктами одного и того же производителя (например, все серверы только Oracle или все серверы только DB2 UDB). Если база данных не будет однородной, то какое ПО будет использовано для обмена данными между СУБД разных производителей (уже существующее или разработанное специально как часть проекта);
будут ли для достижения должной производительности использоваться параллельные серверы баз данных (например, Oracle Parallel Server, DB2 UDB и т.п.).
Этап проектирования завершается разработкой технического проекта ИС.
На этапе реализации осуществляется создание программного обеспечения системы, установка технических средств, разработка эксплуатационной документации.
Этап тестирования обычно оказывается распределенным во времени.
После завершения разработки отдельного модуля системы выполняют автономный тест, который преследует две основные цели:
обнаружение отказов модуля (жестких сбоев);
соответствие модуля спецификации (наличие всех необходимых функций, отсутствие лишних функций).
После того как автономный тест успешно пройден, модуль включается в состав разработанной части системы и группа сгенерированных модулей проходит тесты связей, которые должны отследить их взаимное влияние.
Далее группа модулей тестируется на надежность работы, то есть проходят, во-первых, тесты имитации отказов системы, а во-вторых, тесты наработки на отказ. Первая группа тестов показывает, насколько хорошо система восстанавливается после сбоев программного обеспечения, отказов аппаратного обеспечения. Вторая группа тестов определяет степень устойчивости системы при штатной работе и позволяет оценить время безотказной работы системы. В комплект тестов устойчивости должны входить тесты, имитирующие пиковую нагрузку на систему.
Затем весь комплект модулей проходит системный тест - тест внутренней приемки продукта, показывающий уровень его качества. Сюда входят тесты функциональности и тесты надежности системы.
Последний тест информационной системы - приемо-сдаточные испытания. Такой тест предусматривает показ информационной системы заказчику и должен содержать группу тестов, моделирующих реальные бизнес-процессы, чтобы показать соответствие реализации требованиям заказчика.
Необходимость контролировать процесс создания ИС, гарантировать достижение целей разработки и соблюдение различных ограничений (бюджетных, временных и пр.) привело к широкому использованию в этой сфере методов и средств программной инженерии: структурного анализа, объектно-ориентированного моделирования, CASE-систем.
Тема 2.3. Организация разработки ИС
Каноническое проектирование ИС. Стадии и этапы процесса канонического проектирования ИС. Цели и задачи предпроектной стадии создания ИС. Модели деятельности организации ("как есть" и "как должно быть"). Состав работ на стадии технического и рабочего проектирования. Состав проектной документации. Типовое проектирование ИС. Понятие типового проекта, предпосылки типизации. Объекты типизации. Методы типового проектирования. Оценка эффективности использования типовых решений. Типовое проектное решение (ТПР). Классы и структура ТПР. Состав и содержание операций типового элементного проектирования ИС. Функциональные пакеты прикладных программ (ППП) как основа ТПР. Адаптация типовой ИС. Методы и средства прототипного проектирования ИС.
Каноническое проектирование ИС
Организация канонического проектирования ИС ориентирована на использование главным образом каскадной модели жизненного цикла ИС. Стадии и этапы работы описаны в стандарте ГОСТ 34.601-90.
В зависимости от сложности объекта автоматизации и набора задач, требующих решения при создании конкретной ИС, стадии и этапы работ могут иметь различную трудоемкость. Допускается объединять последовательные этапы и даже исключать некоторые из них на любой стадии проекта. Допускается также начинать выполнение работ следующей стадии до окончания предыдущей.
Стадии и этапы создания ИС, выполняемые организациями-участниками, прописываются в договорах и технических заданиях на выполнение работ:
Стадия 1. Формирование требований к ИС.
На начальной стадии проектирования выделяют следующие этапы работ:
обследование объекта и обоснование необходимости создания ИС;
формирование требований пользователей к ИС;
оформление отчета о выполненной работе и тактико- технического задания на разработку.
Стадия 2. Разработка концепции ИС.
изучение объекта автоматизации;
проведение необходимых научно-исследовательских работ;
разработка вариантов концепции ИС, удовлетворяющих требованиям пользователей;
оформление отчета и утверждение концепции.
Стадия 3. Техническое задание.
разработка и утверждение технического задания на создание ИС.
Стадия 4. Эскизный проект.
разработка предварительных проектных решений по системе и ее частям;
разработка эскизной документации на ИС и ее части.
Стадия 5. Технический проект.
разработка проектных решений по системе и ее частям;
разработка документации на ИС и ее части;
разработка и оформление документации на поставку комплектующих изделий;
разработка заданий на проектирование в смежных частях проекта.
выполнение работ в соответствии с гарантийными обязательствами;
послегарантийное обслуживание.
Oбследование - это изучение и диагностический анализ организационной структуры предприятия, его деятельности и существующей системы обработки информации. Материалы, полученные в результате обследования, используются для:
обоснования разработки и поэтапного внедрения систем;
составления технического задания на разработку систем;
разработки технического и рабочего проектов систем.
На этапе обследования целесообразно выделить две составляющие: определение стратегии внедрения ИС и детальный анализ деятельности организации.
Основная задача первого этапа обследования - оценка реального объема проекта, его целей и задач на основе выявленных функций и информационных элементов автоматизируемого объекта высокого уровня. Эти задачи могут быть реализованы или заказчиком ИС самостоятельно, или с привлечением консалтинговых организаций. Этап предполагает тесное взаимодействие с основными потенциальными пользователями системы и бизнес-экспертами. Основная задача взаимодействия - получить полное и однозначное понимание требований заказчика. Как правило, нужная информация может быть получена в результате интервью, бесед или семинаров с руководством, экспертами и пользователями.
По завершении этой стадии обследования появляется возможность определить вероятные технические подходы к созданию системы и оценить затраты на ее реализацию (затраты на аппаратное обеспечение, закупаемое программное обеспечение и разработку нового программного обеспечения).
Результатом этапа определения стратегии является документ (технико-экономическое обоснование проекта), где четко сформулировано, что получит заказчик, если согласится финансировать проект, когда он получит готовый продукт (график выполнения работ) и сколько это будет стоить (для крупных проектов должен быть составлен график финансирования на разных этапах работ). В документе желательно отразить не только затраты, но и выгоду проекта, например время окупаемости проекта, ожидаемый экономический эффект (если его удается оценить).
Ориентировочное содержание этого документа:
ограничения, риски, критические факторы, которые могут повлиять на успешность проекта;
совокупность условий, при которых предполагается эксплуатировать будущую систему: архитектура системы, аппаратные и программные ресурсы, условия функционирования, обслуживающий персонал и пользователи системы;
сроки завершения отдельных этапов, форма приемки/сдачи работ, привлекаемые ресурсы, меры по защите информации;
описание выполняемых системой функций;
возможности развития системы;
информационные объекты системы;
интерфейсы и распределение функций между человеком и системой;
требования к программным и информационным компонентам ПО, требования к СУБД;
что не будет реализовано в рамках проекта.
На этапе детального анализа деятельности организации изучаются задачи, обеспечивающие реализацию функций управления, организационная структура, штаты и содержание работ по управлению предприятием, а также характер подчиненности вышестоящим органам управления. На этом этапе должны быть выявлены:
инструктивно-методические и директивные материалы, на основании которых определяются состав подсистем и перечень задач;
возможности применения новых методов решения задач.
Аналитики собирают и фиксируют информацию в двух взаимосвязанных формах:
функции - информация о событиях и процессах, которые происходят в бизнесе;
сущности - информация о вещах, имеющих значение для организации и о которых что-то известно.
При изучении каждой функциональной задачи управления определяются:
наименование задачи; сроки и периодичность ее решения;
степень формализуемости задачи;
источники информации, необходимые для решения задачи;
показатели и их количественные характеристики;
порядок корректировки информации;
действующие алгоритмы расчета показателей и возможные методы контроля;
действующие средства сбора, передачи и обработки информации;
действующие средства связи;
принятая точность решения задачи;
трудоемкость решения задачи;
действующие формы представления исходных данных и результатов их обработки в виде документов;
